模糊控制技术在自动着舰控制系统中的应用

纵向引导控制律是舰载飞机自动着舰控制系统的核心。舰载飞机着舰环境存在极大的随机性,舰尾流和航母运动不断变化,传统PID纵向引导控制器因其控制器参数固定不变而缺乏灵活性和精确性。在传统的舰载飞机自动着舰PID控制器中引入模糊控制模块,构造模糊PID控制器,并依据飞行控制工程专家的经验构建模糊规则,可实现根据系统状况对控制器的参数进行在线最优调节。与传统PID控制器相比,可极大地提高舰载飞机着舰飞行轨迹精度,也一定程度改善了着舰飞行控制系统的鲁棒性。以F/A-18A为例进行自动着舰飞行仿真,结果表明应用模糊控制技术可以减小着舰误差,提高着舰品质。     

舰载飞机着舰可视化仿真系统设计与开发

着舰是舰载机/航空母舰系统中极其重要的内容.为此,基于仿真技术和虚拟现实技术,提出一种舰载飞机着舰可视化仿真系统的设计方案.首先,采用C/S结构设计了舰裁机着舰可视化仿真系统,并对各个模块功能进行了详细的阐述.然后利用细节层次、纹理映射以及实例化技术对Creato创建的舰载机和航母的三维模型进行了优化.最后开发了基于MFC的Vega Prime视景驱动程序并介绍了碰撞检测A-法.完成后的着舰仿真系统可为自动着舰系统的设计、验证评估提供直观可视化的软件界面.     

舰载直升机机舰配合过程仿真建模技术研究

基于用FLIGHTAB开发环境建立了直升机和舰艇之间的机舰配合系统仿真模型.按照相关要求开发了海面风场、甲板流场和舰船运动学系统仿真模型,编制了相关计算软件包,进行了机舰配合过程系统仿真的初步研究,并为舰载直升机训练模拟器配套了系统仿真软件.数学模型中包含直升机飞行动力学仿真模型、局部非定常舰面效应仿真模型、甲板流场仿真模型、海面紊流模型、舰船运动学数学仿真模型以及海面风场仿真模型,各模型定义在统一仿真空间内,实现了模型之间的时空无缝交联.基于上述仿真模型,开展了机舰动态配合仿真计算、舰面起降过程和包线分析计算,包括静态着舰过程及舰上操作仿真计算、机舰运动配合着舰等动态分析科目.该软件包已在舰载直升机综合任务训练模拟器上得到推广应用.     

基于自校正MPC的舰载机着舰控制技术

针对模型参数不准确条件下的全自动着舰控制技术进行了研究, 设计了一种基于保辛伪谱算法(symplectic pseudospectral method, SP)和带遗忘因子递推最小二乘法(recursive least squares with forgetting factor, FFRLS)的舰载机着舰自校正模型预测控制方法(self-tuning model predictive control, ST-MPC)。针对舰载机的着舰控制模型, 在MPC方法的框架下, 首先设计了一种基于预测轨迹形状与位置偏差的引导轨迹，用以消除航母甲板运动和实时误差的影响。同时, 基于SP算法设计了滚动优化模块并引入雄鸡尾流扰动补偿以抑制舰尾流干扰; 进一步, 通过FFRLS算法结合巴特沃斯低通滤波器，对模型中影响控制性能的敏感参数进行实时估计用以提高着舰控制算法的鲁棒性。仿真结果表明, 在有多种干扰影响且控制模型参数不准确时, 所设计的ST-MPC算法, 能够将着舰高度误差控制在±0.15 m以内, 其控制精度远高于传统的线性二次型最优调节器和极点配置算法, 且算法的计算效率满足实时在线跟踪的要求。     

舰载机进舰着舰过程仿真建模

简述舰载机进舰着舰过程,建立以航母—舰载机—起落架组成的多体动力学系统为核心的进舰着舰系统仿真模型,并综合能够反映驾驶员和LSO的行为特征的指令模型,同时考虑风场扰动,海浪等外界影响因素。该模型不仅适于航母-舰载机适配性问题,还可研究进舰着舰任务中LSO对驾驶员行为的影响。最后通过仿真示例验证该模型的合理性和可行性。     

基于自适应动态逆的着舰控制器设计

针对舰载无人机着舰过程中存在参数不确定、舰尾流干扰等问题, 设计了一种基于自适应动态逆的着舰控制律。通过动态逆消除了非线性以及多变量耦合, 在此基础上加入自适应律, 分别设计了俯仰姿态控制器和速度控制器, 并应用Lyapunov稳定性原理修正了自适应律并用来处理动力受限时的速度控制问题, 保证动力补偿系统的稳定性。仿真验证结果表明,该控制方法具有较好的动态性能与鲁棒性, 能够在复杂环境下以较高精度跟踪期望值, 符合无人机着舰指标要求。     

舰载机着舰纵向非仿射模型控制器设计

针对舰载机着舰的纵向非仿射模型,考虑舰尾流扰动的影响,提出基于非仿射模型的预设性能的控制律方法。与传统反演方法通过设置假设条件将舰载机模型转换成仿射形式不同,将舰载机模型转换为更一般的非仿射形式,放宽了假设条件,并在此模型基础上设计控制律方法,使高度、迎角、俯仰角和俯仰角速率等误差满足预先设定的范围。该方法减少了计算量,控制器结构更加简单,同时对舰尾流扰动具有较强的鲁棒性,提高了着舰航迹精度。     

基于非线性动态逆滑模的纵向着舰系统设计

通常发生的舰载机进舰着舰事故中,大多数是由于舰载机纵向航迹控制不好导致的。因此,针对着舰过程中的舰载机非线性运动模型,考虑舰尾流扰动的影响,提出了一种基于非线性动态逆的滑模控制方法,应用在纵向着舰系统的3个控制回路的设计中,来解决精确控制飞行轨迹的问题,并进行了航迹纠偏测试。最后,仿真结果表明,所设计的纵向着舰系统具有较强的鲁棒性和快速跟踪性,提高了舰载机着舰航迹精度,减少了下滑轨迹误差,满足了美国海军安全着舰指标要求。     

基于粒子模型的飞机尾流雷达回波仿真

飞机尾流探测是国际航空安全领域研究的热点.研究飞机尾流雷达回波信号仿真技术,提出了基于粒子模型的尾流雷达回波信号仿真方法,给出了尾流目标的对数螺线运动模型和尾流粒子脉冲多普勒雷达回波模型,分析了尾流各演化段的粒子分布特点.最后仿真结果表明尾流雷达回波频谱是展宽的,具有独特的时频分布演化特点.该仿真研究将有助于机场飞机尾流检测,对预防飞机事故,提高机场飞行容量具有积极意义.     

舰载直升机着舰碰撞建模方法

逼真的舰载直升机着舰仿真应对着舰过程中机舰碰撞给出精确建模。着舰过程中直升机何时与舰船碰撞及碰撞后产生的力是建模难点。针对这一问题提出了一种着舰碰撞建模方法。该方法中起落架被简化为弹簧阻尼筒结构,机舰碰撞时的力与起落架压缩量、机舰相对速度有关。通过坐标转换,依据起落架在船体坐标系下坐标判断机舰是否碰撞,并且计算起落架压缩量大小。依据舰船速度在机体系下投影计算机舰相对速度。最后开发了直升机、舰船仿真模型对该方法做了验证。验证结果表明:该方法能够实时计算出直升机与舰船碰撞时直升机起落架所受力,直升机与舰船能够协调一致运动,可以满足机舰仿真需求。     

基于结点工作负载的组织效能测度研究

在C2组织描述的基础上建立C2组织实例,包括过程实例与结构实例.通过C2组织结点工作负载的定义(包括内部工作负载和外部工作负载),提出基于结点工作负载的C2组织效能测度方法,并对C2组织实例进行了效能分析.     

杠杆率对预期权益回报率的影响研究

上市公司经营的核心目标为股东财富最大化,预期权益回报率是衡量股东财富变化的重要指标.本文研究了杠杆率对上市公司预期权益回报率的影响,据此讨论是否存在最大化预期权益回报率的资本结构.财务困境成本与代理成本的存在,使得我们难以从公司价值最大化的角度研究最优资本结构,因而从股东财富最大化的角度着手研究更为现实,隐含资本成本能较好地代表股权投资者的预期收益,进而反映股东财富的变化.本文使用Gebhardt-Lee-Swaminathan (GLS)模型对隐含资本成本进行测算,以此衡量预期权益回报率.本文通过实证发现,上市公司的杠杆率与预期权益回报率呈现倒"U"型关系,存在一个使得预期权益回报率最大化的最优资本结构,当杠杆率高于最优水平时,去杠杆有利于增加股权投资者的预期收益;而当杠杆率降至最优水平之下时,加杠杆有利于增加股权投资者的预期收益.     

基于STAGE的单舰防空反导仿真实现

单舰防空反导是现代海战中舰艇作战使用研究的重点和难点,也是舰艇战斗力形成的关键。在对舰艇防空反导仿真进行深入研究的基础上,提出了运用STAGE构建单舰防空反导仿真系统的基本框架,并详细描述了系统仿真模型的构建以及运用STAGE的实现方法。     

基于Simulink的捷联惯导系统圆锥误差的仿真研究

基于Simulink仿真环境建立了捷联惯导系统三轴转台的仿真模型,模拟转台的角振动产生圆锥运动。通过设置陀螺的动态误差系数,对陀螺的动态测量误差产生的圆锥误差进行了仿真研究。分析了陀螺的标度因数误差和交联耦合误差产生的两类圆锥误差:整流误差和伪圆锥误差。提出了根据圆锥误差估计并补偿陀螺的动态误差系数的方法。仿真结果表明经过补偿后,由圆锥误差引起的姿态漂移得到明显改善。     

基于SVM的来波方向估计方法

提出了一种采用支持向量机(support vector machine, SVM)建立模型实现来波方向估计的新方法。提取已知方向来波信号在天线阵元间感应的相位差作为模型的输入,利用支持向量回归机对复杂函数的逼近能力构建方向估计模型。充分利用了SVM的结构风险最小原则和泛化能力,使得模型对低信噪比和通道误差具有较强的适应能力。通过正弦和余弦函数变换的方法,有效解决了360°~0°转换不连续性引起的逼近误差,提高了估计精度,并给出了算法的具体实现步骤。实验结果验证了该方法的优越性和可行性。     

基于本体的分布式查询分解算法研究

针对相关领域数据分布在不同站点,数据源的准确定位是分布式语义查询系统的关键,提出子本体交叉递归推理方法,该方法利用子本体间相互交叉的特点,从增强子本体中获取隐含的查询结果,从而保证分布式查询的语义完整性,提高了查全率。在此基础上,将分布式RDF查询分解为多个查询片段的分解策略保证分布式语义查询模式的分布透明性。最后描述算法的详细设计过程,并分析时空复杂度,其结果分析表明算法具有较好的计算性能。     

基于多尺度LSTM预测模型研究

航空发动机剩余寿命（remaining useful life,RUL）预测是设备故障预测与健康管理（prognostics and health management,PHM）的核心问题。针对发动机数据维度高、滞后性强和复杂度高等挑战,提出了一种基于自训练权重的多尺度注意力双向长短期记忆神经网络模型。通过不同尺度的双向长短期记忆神经网络（bidirectional long short-term memory neural network,BiLSTM）提取多尺度特征;提出一种基于自训练权重的融合算法,通过引入注意力机制进行不同尺度的特征筛选,以提高预测精度。将各模型在NASA的C-MAPSS数据集上进行实验对比,结果证明,所提出预测模型在准确率和均方根误差指标上均有所提升。     

基于多Agent的ISC协作管理

以集成供应链(ISC)作为复杂适应系统(CAS)角度,引入多Agent建模思想构建了ISC协作管理的原型,强调战略、组织、方法、信息、文化和过程集成性;并且考虑ISC协作抉策者的多元性和有限理性,在行为金融范式下基于效用理论构建了ISC协作干系者满意度模型。以此为内核,给出了原型中各Agent间的优化算法,为ISC的和谐性研究提供了一种系统分析方法。     

基于AdaBoost的神经元形态分类的研究

根据神经元形态的几何特征,使用AdaBoost算法对其进行分类,采用决策树、贝叶斯和关联规则分类模型作为基分类器。算法首先采用直接面向纽舍分类器分类精度提升的集成学刁算法选取基分类器,其次利用分类过程中生成样本的孱升权值来调整前K次（K〉1）被错误分类样本的权重,并提留双重阎值法对样本的最终投票表决结果进行判定。对20个测试样本进行分类,得出高可信度分类数为18个。     

基于动态方差的指数期货到期日波动效应

基于有关文献中关于到期日效应的诊断方法,指出其中波动效应诊断方法中存在的缺陷。在此基础上,提出基于动态方差的诊断方法。与传统波动效应检验方法相比,基于动态方差的诊断方法能够根据金融数据的特征,充分利用研究时段中各个异常波动的信息,分析到期日与比较日(非到期日)之间出现异常波动的差异,进而动态地诊断波动效应。